IBM量子计算机在一个迎头测试中击败超级计算机

在一个挑战来执行一个复杂的计算中IBM的研究人员将他们的127量子比特鹰（Eagle）量子计算机相斗了一台传统超级计算机，量子计算机获胜。

By Karmela Padavic-Callaghan

新科学家 14 June 2023

Technology

鹰量子处理器。IBM

IBM的鹰量子计算机完成了一项难倒了与它相斗的传统超级计算机的计算。

几十年来，量子计算机已经引发了兴奋，但研究人员已经还没有建造出一种普遍优于所有传统计算机的计算机。这部分是因为所有现有的量子计算机都是“嘈杂”的，它们的结果被误差破坏，以声音能被在一个噼里啪啦的录音中丢失一样的方式。

现在，IBM的阿布西纳夫堪达拉和他的同事已经证明甚至一个嘈杂的量子计算机能在它的计算中比一台传统机器更准确。

他们将IBM的鹰量子计算机的性能与一台加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室的超级计算机的性能进行了比较，鹰计算机包含127个量子比特或量子位。两者都负有计算一组例如有自旋的原子、排列在一个网格中并彼此相互作用的粒子的最可能行为的任务。

这个问题的难度随粒子数量的增加增加。对于最多一定数量的粒子，研究人员能在一台计算机上准确的求解相关方程。当更大量粒子被涉及时，超级计算机和近似方法能处理这些计算，但最终计算变得如此复杂以至于传统的计算失败。IBM的研究人员要用鹰与他们开发的一套减轻每种情况下噪声的影响的方法来一起测试鹰。

当超级计算机可以完成这些计算时，两种方法的结果是一致的。但当复杂性增加超过一定点时超级计算机失败，而鹰仍然能够来提供一个解决方案。尽管没有办法来测试是否鹰的结果是正确的，但堪达拉说，到那个点为止与既定计算的良好一致性使他的团队相信量子计算机已经通过了这次测试。

IBM团队并没有声称已经取得了量子霸权，这会意味着证明鹰的性能对任何传统计算机和算法是不可能来匹配的。他们没有针对现有的所有传统方法测试量子计算机。堪达拉说，这不是他们的目标，因为他希望经典计算方法继续来改进，但他和他的同事要来测试现在可用的量子处理器的有用性。

他说，他们对这些计算用的方法可以被应用到一个更广泛的问题集合，例如计算生物物理学和化学中感兴趣的材料或分子的行为。

法国原子能研究所的科萨威尔瓦因塔尔说，证明一台量子计算机真的超过一个被专门设计来显示计算能力是一个高秩序的实验是有用的。他说，鹰的硬件性能是令人印象深刻的，是一个重要的里程碑，但他怀疑研究人员能从展示的能力获得多少用途。

爱尔兰戈尔韦大学的马克霍华德说，“证明一个装置正在做某些绝对不能被在一台经典计算机上模拟的事情是臭名昭著的难的。你会必须为每一种现有的技术以及每一种甚至还不存在的可以想象的技术证明这一点”。但他说，量子计算机和经典计算机之间的竞争在历史上已经改善了研究人员多用两者。

IBM的团队已经正在对更复杂的计算以及用更大并因此潜在的更强大的量子计算机的复杂计算来重复它的实验。希望是随着进一步开发，量子计算机可以帮助创造电池或化肥的新材料或药物的新化合物。 

IBM的卡铁皮座拉托说，“我们知道经典计算不会消失，但我们对关于我们的量子计算机获得实用性感到兴奋。我们现在有一个超过100个量子比特的好工具，我们越更好使用它我们将获得使它甚至更有用”。

期刊参考：Nature DOI: 10.1038/s41586-023-06096-3

https://www.newscientist.com/article/2378229-ibm-quantum-computer-beat-a-supercomputer-in-a-head-to-head-test/